산·학 경험, 기초 및 응용 연구를 통해 작용과 저항성을 뛰어넘는 치료제를 개발해 나갈 것
산·학 경험, 기초 및 응용 연구를 통해 작용과 저항성을 뛰어넘는 치료제를 개발해 나갈 것
  • 정이레 기자
  • 승인 2020.04.24 10:59
  • 댓글 0
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강원대학교 의생명과학대학 분자생명과학과 이지민 교수
강원대학교 의생명과학대학 분자생명과학과 이지민 교수
강원대학교 의생명과학대학 분자생명과학과 이지민 교수 Ⓒ정이레 기자 

서울대학교 실험실에서 삼성전자 종합기술원으로, 다시 강원대학교 교수로 재직 중인 이지민 교수는 학계와 산업계를 두루 거친 인물이다. 그는 각각의 연구현장의 차이점을 극명히 파악하고 있는 만큼 두 분야의 관심을 조율할 수 있는 연구를 수행해나가고 싶다고 말한다. 독창적인 연구를 통해 세상에 없던 신기술과 치료제 개발에 도전하고 있는 그를 만났다.

 

“Simple is the best”,

가장 자연스러운 방법으로 치료제에 대한 미충족 욕구 해결할 것

기업과 학계를 고루 경험한 이 교수는 자신만의 이력을 바탕으로 신약 개발에 더욱 실질적인 도움을 주려는 연구를 수행하고 있다. 서울대학교에서 최우수박사학위논문상을 수여한 그의 발걸음이 상아탑이 아닌 산업으로 향했을 때 모두가 의문을 던졌고, 회사에서 다시 상아탑으로 돌아올 때 또한 주변의 놀라움을 샀다. 이 교수는 남들이 가지 않았던 길인 실제 치료제 개발, 사업 기획의 업무 경험을 바탕으로 치료제의 저항성을 예측하거나 극복하여 약물의 부작용을 줄이는 신기술 및 치료제를 개발하고자 한다고 설명했다. 학생들을 지도함에서도 정형화된 길을 안내하기보다는 여러 선택지 가운데서 자신의 꿈에 가장 적합한 길로 나아갈 것을 권유하는 그다. 이 교수는 과학자가 할 수 있는 일이 연구 외에도 다양한 만큼 여러 가능성을 보여주고자 한다고 설명했다.

대학 실험실에서 연구할 당시 환자의 아픔을 줄이는 데보다 직접적인 도움을 줄 수 있는 연구가 하고 싶었어요. 삼성전자 종합기술원 바이오제약랩에서 일하게 된 이유였죠.”

이 교수는 삼성전자에서 근무할 당시는 암 촉진 인자(oncogene)‘c-Met’을 억제하는 항체의약품 항암치료제인 ‘SAIT301’을 개발하여 임상 1상까지 성공적으로 완료했다. 나아가 약에 대한 저항성을 가지는 환자들을 위한 바이오마커를 동시 개발하는 등의 연구를 수행해왔다. 이 교수가 실험실을 떠나 색다른 경험을 할 수 있었던 것은 삼성바이오에피스로 전배를 가면서부터였다. 그는 신사업을 기획하는 팀에서 일하며 사업 기획에 있어 과학적인 접근이 매우 중요함을 깨달았다고 말했다. 당시 사업기획팀 내 유일한 과학자로서 일하며 찾아낸 질병과 환자 간 미충족 욕구를 해결하는 방안을 기초과학에서부터 다시 찾고 있는 그다.

우리 몸에는 이미 다양한 질병 혹은 치료제에 대응하는 메커니즘이 존재합니다. ‘Simple is the best’라는 원칙을 바탕으로 이러한 인체의 방어기제를 역이용해 가장 자연스러운 방법으로 약물효과 향상과 부작용 감소 효과를 도모하는 것이 제 연구의 목표입니다.”

이 교수는 사업기획팀에서의 분석 결과 항체치료제의 저항성은 결국에는 세포 내의 핵 안에서 결정됨을 이해할 수 있었다고 설명했다. 이에 학교로 돌아온 지금 현 치료제의 저항성을 극복할 Vertical blockade 가능 기술을 새로이 발굴하거나, 약물의 부작용을 낮출 신규물질 개발을 목표로 연구 중이다. 항체 치료제 개발 및 약물 작용 기전 연구, 항염증/항암치료제 및 바이오마커 개발, 제약회사의 신사업 기획 및 계약 도출 등이 그의 주된 연구 분야다.

 

 

기존 치료제의 저항성과 부작용을 극복하고자

이 교수가 이끄는 분자질병 실험실에서는 암과 염증 질환을 포함한 다양한 질병의 진행과 억제를 조절하는 세포 내 단백질들의 번역 후 조절 과정(Post translational modification, PTM) 간 상호 Crosstalk 다이나믹스를 밝히는 데 초점을 맞추고 있다. 그는 세포 내에서 모든 현상의 근원은 단백질 네트워크라는 가설을 세우고 있다며, 병원성을 유발하는 단백질의 새로운 Protein Degron 코드를 이용한 질병의 진행 신호 전달경로 및 조절 단백질 정보 네트워크를 규명하고자 한다고 설명했다. 궁극적으로는 다양한 크로마틴 코드를 활용한 질병 제어 기술 및 기존 치료제에 저항성이 생기는 메커니즘에 기반한 깊이 있는 응용 연구를 수행할 전망이다. 이 교수 연구팀은 2년간 SCI급 저널 2편을 출판하였으며, 2건의 특허가 가 출원 중이다. 그는 회사에서 돌아와 연구 기반이 부족하던 자신을 믿고 따라와 준 실험실 학생들에게 고마움을 전했다. 이 교수는 Molecular Cell(Cover letter) 포함 20여 편의 SCI급 저널에 논문을 게재하였고, 국제특허 등록 17, 출원 6건을 확보하고 있다.

실제 치료제를 개발하며 느꼈던 한계를 기초연구에서 뒷받침하여 환자의 부담을 최소화하는데 기여하고 싶습니다. 특히 기존에 약물로 해결할 수 없다고 논해지는 분야의 신규 약물과 기술을 개발해 기존 치료제의 저항성과 부작용을 뛰어넘고자 합니다.”

이 교수의 연구는 세 가지 키워드로 설명할 수 있다. 첫 번째는 단순 고효율성(One-step Learning&Running)이다. 이 교수는 메트로놈이 구체적인 시간 내의 박자와 리듬을 능동적으로 조작하는 원리처럼 우리 몸에도 Epigenetic Reader가 시간 조절자로서 선택적 신호의 학습과 작동을 가능하게 할 것이라며, 이러한 현상을 질병 발생과 억제에 창의적으로 접목하고자 한다고 전했다. 두 번째는 약물 저항성 및 부작용의 극복이다. 그는 5년여간 삼성전자에서 항체 치료제 개발의 타겟 도출부터 전임상 연구를 거쳐 실제 임상 1상 환자에게 투여하기까지 많은 것을 배웠다며, 특히 투여할 약물에 저항성을 가지거나 다른 약물과 병용 처리 시에만 효과가 있을 환자를 미리 선별해내는 것만이 약물 개발의 성패를 좌우한다는 점을 깨달았다고 말했다. 이후 삼성 바이오에피스 BD팀에서 2년 동안의 사업 기획 경험을 통해 현 치료제에 대한 미충족 욕구를 명확하게 파악한 그다.

환자에게 부작용 및 저항성이 없는 치료제를 개발하려면 세포핵 내에서 일어나는 분자 기작에 대한 깊이 있는 이해가 필수적이라 판단했습니다. 이는 제가 다시 학교로 돌아오게 된 계기였죠.”

이 교수의 연구를 정의할 수 있는 세 번째 키워드는 서로 다른 Signaling axis&crosstalk의 연결 (Vertical Blockade with Horizontal Blockade)이다. 우리 몸에는 하나의 신호전달 체계가 질병 상황에 따라 서로 다른 양극화된 현상으로 이어지는 경우(Signaling axis)가 많다. 질병에 따라 신호전달 체계를 조절해야 하는 이유다. 이에 그의 연구실에서는 암-오토파지 신호전달 축의 검증을 목표로 잡았다. 이 교수는 기존의 관점과는 차별화된 양극화된 암 조절 과정에서의 오토파지 역할을 크로마틴 다이나믹스로 설명하는 연구를 진행하고자 한다고 설명했다.

 

암에서 양극화된 오토파지의 역할 규명할 것

이 교수의 -자식작용 축에서 선택적 전사인자-후성유전조절효소 세트의 상반된 전사조절 다이나믹스연구는 그의 세 번째 연구 키워드의 연장선에 있다. 암에서 상반된 기능을 하는 오토파지의 핵 내 메커니즘을 밝히고, 이를 통하여 에피제네틱 후보 약물을 도출하고 암-오토파지 축에서 암을 촉진하는 과정은 막으며 암을 억제하는 기능은 증진할 수 있는 바이오마커를 찾아내는 것이 목표다.

현재까지 암 진행 단계에서 오토파지가 암을 촉진한다고 알려져 있으나 그 구체적인 메커니즘은 보고된 바가 없습니다. 또한, 오토파지 현상에 대한 세포질에서의 연구가 주류를 이뤄왔죠. 이에 새로운 전사 조절인자와 이에 상응하는 효소 세트를 찾는 창의적인 연구를 진행하고자 합니다.”

본 연구는 먼저 상반된 암 대사 조절 과정에 대한 메커니즘을 규명하여 세분화된 새로운 조절 기전을 제시하는 것을 목표로 한다. 이 교수는 전사조절에서의 bHLH 전사인자-PTM 조절효소의 세트 포지셔닝으로 새로운 도전 연구를 진행하겠다는 계획을 밝혔다. 또한, 기존 Tumor Modification Burden에서 진보된 Tumor Epigenetic Modification Burden (TEMB) 마커 규명, TEMB 마커의 실질적 효과 증명을 위한 동물 모델 개발, 프로테오믹스, 생물정보학 연구를 접목하는 독창적인 다학제간 융합기술 이용 등의 목표를 세우고 있었다.

최종적으로 암과 오토파지라는 두 가지의 서로 다른 생명현상의 축을 담당하는 크로마틴 다이나믹스에서 전사인자, 후성유전학적 조절 효소의 상반된 세트를 찾아 이를 초기 암과 진행형 암에서 구분 지어 치료제의 기초 메커니즘을 파악하고자 합니다.”

이 교수는 자신의 이력이 도전적인 연구를 수행하는데 큰 밑거름이 될 것이라 자신했다. 또한, 회사에서 항암제를 연구하며 저항성의 원인이 결국은 기초과학에 있음을 확인한 만큼 산업과 학계에서의 경험을 극대화해 양극화된 오토파지의 암에서의 역할을 규명하는데 도전하고자 한다고 전했다.

 

이지민 교수 연구팀 Ⓒ정이레 기자 

 

기초연구와 응용연구 아우르는 과학자 꿈꿔

인간의 생명과 직결된 생명과학 연구 분야에서 가장 중요한 가치관은 노력에 바탕을 둔 소신이라 생각합니다. 삼성전자 종합기술원에서 근무할 당시에도 개발 초기 단계의 약물임에도 실제 데이터에 입각한 연구를 진행했죠.”

삼성전자 종합기술원에서의 연구로 이 교수는 세계 최고 권위의 암 학회인 AACR에 초청되어 연구결과를 발표하고, 이를 제1 저자로 국제학술지에 발표하는 성과를 거뒀다. 입사 후 1년이라는 짧은 기간 동안 단순 효능 평가를 넘어선 보다 근본적인 항체 작용 기전 및 이를 통한 Biology를 규명한 사실을 사내에서도 인정받아 삼성논문상을 수여하기도 했다. 관련 내용은 특허 출원을 마친 상태다. 그는 근거 있는 소신의 중요성을 깨달은 계기였다고 말했다.

향후 이 교수는 글로벌 팬데믹 현상인 COVID-19 치료 과정에서도 가장 큰 부작용으로 떠오르는 사이토카인 폭풍(Cytokine Storm)을 억제하는 메커니즘 기반 약물 개발에 집중한다는 계획이다. 치료 부작용으로 생기는 부작용인 사이토카인 폭풍을 보다 심플한 방법으로 극복해내겠다는 것이다. 그는 사이토카인의 다양한 조합을 기억하는 신개념 약물을 개발한다면 범용적인 난치병을 극복하는 Universal한 병용투여 약물이 될 수 있다가설을 제시하고자 한다고 설명했다. 이밖에도 스탠다임사()와의 공동연구를 통해 병용투여 약물을 AI로 예측하여 신규 개발하는 연구를 진행 중이다. 그는 산학협업연구를 통해 긴 실험 검증 기간을 거치지 않고서도 약물의 best candidate을 단기간 내에 효율적으로 예측하여 개발할 수 있을 것이라 기대했다.

끝으로 그는 자신의 남편이자 영화 신세계’, ‘베를린등의 영화음악 작곡가, 추계예술대학교 교수로 활동하고 있는 정현수 작곡가에 대한 감사를 전하기도 했다. 서로 다른 분야에서 활동 중이라는 점은 이 교수의 연구 지평을 넓히는 데도 좋은 자극이 되고 있었다. 그는 향후 문화예술과 과학의 융합 연구를 진행하고 싶다는 바람을 전하기도 했다. 자신의 지도교수인 백성희 교수와 회사에서 만난 김경아 전무에 대한 감사도 더했다. 가정을 꾸리면서도 각자의 분야에서 인정받으며 자신의 능력을 펼쳐가는 두 훌륭한 멘토를 만난 덕에 자신 또한 지금의 자리에 서 있을 수 있다고 말하는 그다. 자신 또한 기초연구와 응용연구 모두에 이바지할 수 있는 과학자이자 후배들을 위한 멘토가 될 것이라 말하는 이 교수. 산업과 학계를 연결하는 그의 연구들이 과학계에 새로운 방향성을 제시하길 바란다.

 

이지민 교수와의 대화 Ⓒ정이레 기자
이지민 교수와의 대화 Ⓒ정이레 기자

 

 

 

 


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